直流电动机的运行特性

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1、直流电动机的运行特性一、直流电动机的电枢电动势、功率和转矩1.电枢电动势电枢感应电动势为式中，CE—电动势常数，仅与电动机的结构有关；Φ—气隙每极磁通(Wb)；n—直流电动机的转速(r／min)；Ea—电动机的电枢感应电动势(V)。对他励、并励直流电动机来说，电压平衡方程为式中，Ra—电枢回路的总电阻，其中包括电刷和换向器之间的接触电阻。2.功率及效率(1)直流电动机的功率功率平衡方程为式中，Pem＝P0＋P2；P2为直流电动机输出的机械功率；P0为直流电动机的空载损耗，即P0＝PFe＋Pmec＋Pad，其中，PFe为铁损耗；Pmec为机械损耗；Pad为附加

2、损耗。对他励、并励直流电动机，P1＝P2＋P0＋Pacu＋Pfcu式中，P1为电源给电动机提供的总功率，即输入功率P1＝P1a＋P1f＝UI，I＝Ia＋If为电源给电动机提供的输入电流；Pfcu为励磁回路内部消耗的功率，即励磁回路的铜损耗。(2)直流电动机的效率3.电磁转矩式中，CT—转矩常数，仅与电动机的结构有关；Φ—气隙每极磁通(Wb)；Ia—电枢电流(A)；Tem—电磁转矩(Nm)。转子电动势常数CE和转矩常数CT存在以下关系CT=9.55CE二、直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性是指直流电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系，n＝f(Tem

3、)。1.他励直流电动机的机械特性(1)固有机械特性固有机械特性表达式为固有机械特性曲线如图3-17所示。(2)人为机械特性①转子回路串电阻人为机械特性。转子串入不同电阻Rpa值时的人为机械特性曲线如图3-18所示。②改变转子电压人为机械特性。改变转子电压的人为机械特性方程为改变转子电压人为机械特性曲线如图3-19所示。③减弱磁通人为机械特性。减弱磁通的人为机械特性方程为减弱磁通的人为机械特性曲线如图3-19所示。(1)固有机械特性固有机械特性方程为串励电动机在磁路不饱和时的机械特性为一条双曲线，如图3-24中的曲线1所示，说明负载转矩增大时，转速下降很快，特

4、性很软。2.串励直流电动机的机械特性(2)人为机械特性串励直流电动机同样可以采用转子串电阻、改变电源电压和改变磁通的方法来获得各种人为特性，如图3-24中的曲线2、3所示是电枢回路串入不同电阻后的人为机械特性。应注意：串励电动机绝不允许空载启动和空载运行，因为空载或轻载时，转速很高，往往超过机械强度的允许限度，将损坏电动机。通常要求所带负载TL不得小于1/4额定转矩TN，且电动机与生产机械之间不得用皮带或链条连接，以免打滑或断裂，造成空载运行，转速过高而发生“飞车”的危险，这在生产中应特别注意。三、直流电动机的换向直流电动机的换向是指直流电动机的转子绕组元件

5、从一条支路经过电刷进入另一条支路，该元件电流从一个方向变换为另一方向。换向是靠换向器和电刷的配合将直流电动机外部直流电流(或电动势)变成内部的交流电流(或电动势)。1.换向过程换向过程如图3-25所示。2.换向火花(1)换向火花的产生主磁极几何中性线处的气隙磁场不再为零时，直流电动机换向时，电刷与换向片之间易产生火花。换向时产生电磁火花的主要原因是线圈换向元件在换向过程中产生了换向电动势。(2)电火花等级与危害电火花等级及电火花程度对换向器和电刷的影响见表3.5。3.改善换向的方法(1)安装换向极安装换向极是目前改善换向最有效的方法之一，如图3-26所示。(

6、2)调整电刷的位置移动电刷的规定：电刷应逆着转子旋转方向移动。如电刷移动方向不正确，会使电火花更大，使直流电动机运行状况更加恶化。(3)增加换向回路的电阻电刷与换向器之间的接触电阻是换向回路中最重要的电阻，不同牌号的电刷具有不同的接触电阻，选择合适的电刷能增加接触电阻。在更换电刷时，选用同一牌号的电刷。(4)安装补偿绕组补偿绕组安装在主磁极极靴上的槽内，如图3-27所示。